August 22, 2019

研究将某些代谢物与肠道干细胞功能联系起来

麻省理工学院的生物学家发现了生酮或富含脂肪的饮食的出乎意料的效果:他们表明,高水平的酮体(由脂肪分解产生的分子)有助于肠道维持大量成体干细胞,这些干细胞是对于保持肠壁健康至关重要。

研究人员还发现 即使没有高脂饮食,也会产生异常高水平的酮体。这些酮体激活了一个众所周知的信号通路,称为Notch,先前已被证明可以帮助调节 .

麻省理工学院科赫综合癌症研究所成员,艾森和张职业发展生物学副教授奥默尔·伊尔马兹(Omer Yilmaz)说:“酮体是代谢产物如何在肠道中指示干细胞命运的最早例子之一。” “这些酮体通常被认为在营养压力期间在能量维持中起关键作用,它们参与了Notch途径来增强干细胞的功能。不同营养状态或饮食中酮体水平的变化使干细胞能够适应不同的生理学。”

在对小鼠的一项研究中,研究人员发现,与常规饮食的小鼠干细胞相比,生酮饮食可使肠道干细胞具有再生能力,使它们能够更好地从肠壁损伤中恢复。

Yilmaz是该研究的高级作者,该研究发表在8月22日的 细胞 。麻省理工学院的博士后郑家玮是该论文的主要作者。

出乎意料的角色

在整个人体的组织中都可以找到可以分化为许多不同细胞类型的成年干细胞。这些干细胞在肠道中尤其重要,因为每隔几天更换一次肠壁。 Yilmaz的实验室以前已经表明,禁食可以增强衰老小鼠的干细胞功能,高脂饮食可以刺激肠道中干细胞群体的快速生长。

在这项研究中,研究小组希望研究新陈代谢在肠道干细胞功能中的可能作用。通过分析基因表达数据,Cheng发现,与其他类型的细胞相比,肠道干细胞中与酮体产生有关的几种酶含量更高。

当食用高脂饮食时,细胞会利用这些酶将脂肪分解为酮体,在没有碳水化合物的情况下,人体可将其用作燃料。但是,由于这些酶在肠道干细胞中非常活跃,因此即使食用正常饮食,这些细胞的酮体含量也异常高。

令他们惊讶的是,研究人员发现酮刺激了Notch信号传导途径,已知该途径对于调节干细胞功能(例如再生受损组织)至关重要。

Cheng说:“肠道干细胞可以自行产生酮体,并通过微调控制细胞谱系和命运的硬连线发育途径来维持自身的干性。”

在小鼠中,研究人员表明,生酮饮食可增强这种作用,而按这种饮食进行饮食的小鼠能够更好地再生新的肠道组织。当研究人员给小鼠喂高糖饮食时,他们看到了相反的效果:酮的产生和干细胞的功能都下降了。

干细胞功能

这项研究有助于回答伊尔马兹(Yilmaz)以前的工作提出的一些问题,这些问题表明,禁食和高脂饮食都能增强肠道干细胞的功能。新发现表明,通过任何限制碳水化合物摄入的饮食刺激生酮作用均有助于促进干细胞增殖。

Yilmaz说:“在食物匮乏的时期,酮体在肠道中被高度诱导,并在保存和增强干细胞活性的过程中起着重要作用。” “当食物不易获得时,可能是肠道需要保持干细胞的功能,以便营养物质充足时,您就会拥有大量活跃的干细胞,这些细胞可以继续补充肠道细胞。”

调查结果表明 ,这会驱使酮 生产中 Yilmaz说,这种方法可能有助于修复肠壁损伤,这种损伤可能发生在接受放射或化学疗法治疗的癌症患者中。

研究人员现在计划研究其他类型组织中的成体干细胞是否使用酮体来调节其功能。另一个关键问题是,酮诱导的干细胞活性是否可能与癌症的发展有关,因为有证据表明肠道和其他组织中的某些肿瘤是由 .

“如果一项干预措施促使干细胞增殖,那么 作为某些肿瘤的起源,这样的干预措施可能会增加患癌症的风险吗?这是我们想要了解的,” Yilmaz说。“ 在肿瘤形成的早期阶段发挥作用,并且可以通过 还是小分子模拟物会影响癌症形成?我们只是不知道这些问题的答案。”



期刊信息: 细胞

Provided by 麻省理工学院
引文: 研究将某些代谢物与肠道干细胞功能联系起来(2019年8月22日) 2021年2月10日检索 from //xasqxhb.com/news/2019-08-links-metabolites-stem-cell-function.html
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